革命的な繊維強化熱可塑性ホイールブレード、全電動SUVを駆動

自動車ホイールのスポーク状ブレードインサート、いわゆるホイールブレードは、ホイールの美観と空力性能を高めたい設計エンジニアにとって人気のツールとなっています。炭素繊維はこれらの非構造部品の一般的な材料選択ですが、多くの設計者は外装部品やアクセントエリアで典型的に使用される従来の織物調ルック以外で材料をアピールする方法を模索しています。Covestro（ドイツ・レバークーゼン、中国・上海）は最近、同社のMaezio連続繊維強化熱可塑性（CFRTP）複合材が、NIO（中国・上海）製造のES6およびES8全電動SUVのアルミホイール用複合材ホイールブレードの生産に使用されていると発表しました。この材料は、OEMと設計者に従来の炭素繊維の織物調ルックの代替案を提供し、単方向炭素繊維の光学特性と多様な仕上げオプションによるユニークな外観を実現します。

「設計者は用途を差別化する新しいスタイルを求めています」と、Covestro自動車複合材スペシャリストのFlorian Dorin氏。

「Maezio複合材は、炭素繊維に関連する美しさを再定義する非常にユニークな材料です」と、NIOのシニアCMFデザイナーYanbing Wang氏。「単方向繊維ストランドが動的でエネルギーに満ちた感覚を与え、新たな美的方向性を確立しました。」

2018年10月に発表されたMaezioには、ポリカーボネート（PC）マトリックス内に含浸された炭素繊維からなる単方向（UD）補強テープとシートが含まれます。Maezio UDテープは、さまざまな性能・機械的基準を満たすシートを形成するために異なる角度で積層可能。結果として得られるシートは強靭、高剛性、軽量で、天然の単方向表面仕上げを持ちます。

CovestroのMaezio連続CFRTP複合材について詳しく：

• Covestro launches Maezio continuous fiber thermoplastics
• The democratization of composites

NIOのホイールブレードでは、必要な厚さになるまでUDテープのプライからMaezioシートを積層します。ネジボスをオーバーモールドし、パーツに溶接します。Maezioの熱可塑性マトリックスシステムにより、加工中に他の機能コンポーネントと容易に接合可能。今回はホイールブレードインサートが、オーバーモールドされたポリカーボネートネジボスを通じてスポークに接合されています。同じレジンを使用することで、ネジボスとホイールブレード間の接着性を確保しています。

NIOがホイールブレードにMaezioを選んだ主な理由は、材料の美的特性と空力性能です。ブレードはホイール周りの風の抵抗を減らして燃費効率を改善するための非構造部品です。しかしDorin氏は、いくつかの性能要因も考慮する必要があったと強調します。ホイールブレードは旋回力とブレーキングによる高熱負荷にさらされます。Dorin氏によると、CovestroのMakrolonポリカーボネート（Maezioのマトリックス）は良好で直接的な接着特性を提供し、幅広いコーティングと装飾プロセスと互換性があり、性能要件を満たしながらユニークな表面設計を可能にします。

Covestroはコーティングサプライヤー名を公表していませんが、ホイールブレード向けに単方向繊維の美しさを保持しつつ必要な保護を提供するコーティングシステムが開発されました。このコーティングシステムは、衝撃、耐薬品性、耐候性を含む厳格な安全性と性能要件を満たします。さらに、ポリカーボネートは高い熱安定性を示し、ホイールブレードインサートがブレーキング誘発温度最大150℃まで耐えられます。部品自体は機械試験を受け、転がり、曲げ、耐久性、ブレーキング試験にさらされました。また高圧ウォータージェット、砂利衝撃、長期耐熱経年試験、温度、ガソリン、軽油、ブレーキフルードなどの化学物質への曝露試験も実施。材料はすべての要件をクリアしました。

NIOホイールブレードの成功を受け、Covestroは他のアフターマーケットホイールでの使用可能性を見ており、この用途でスポイラーなど他の外装用途向けの材料総合性能を検証する機会を得ました。Dorin氏は自動車内装用途への材料の可能性にも言及しています。

「特に内装では、誰もが建設的スペースの1ミリずつを争っています」とDorin氏。「部品を薄くしながら剛性と構造特性を維持し、美的表面を可能にする複合材の大幅な活用が、当社材料の大きなメリットだと見ています。」

Maezioの車内利用可能性について詳しく：

Covestro uses Maezio thermoplastic composites for prototype future mobility interiors

美観と耐久性に加え、Maezioは大量生産の潜在的な材料イネーブラーです。この材料は高歩留まり率と短いサイクルタイムで熱成形可能で、年間数百万個の生産が可能です。Dorin氏によると、材料のサイクルタイムは一般的な射出成形よりわずかに長いかもしれませんが、エポキシベース材料の加工よりはるかに高速です。Covestroとそのパートナーが克服しなければならなかった多数の技術的課題にもかかわらず、NIOホイールブレードはゼロからわずか18ヶ月で開発され、2019年第3四半期に量産が開始されました。